专利名称：布线板、电子器件和电子元件的安装方法
技术领域：
本发明涉及一种布线板及使用该布线板的电子器件，特别是涉及一种使用无铅焊锡来安装电子元件的布线板及使用该布线板的电子器件。
此外，本发明涉及一种电子元件安装方法，特别是涉及一种使用无铅焊锡在布线板上安装电子元件的电子元件安装方法。
背景技术：
以下参照图19，对现有的布线板的一个构成例进行说明。在图19所示的现有布线板110A中，使用镀铜膜叠层基板11。该镀铜膜叠层基板11是将环氧树脂、苯酚树脂等渗入纸基体材料、玻璃基体材料或聚酯纤维基体材料等中，形成绝缘板，然后对铜箔进行加压加热处理并将其贴在该绝缘板的表面上而形成的。
在镀铜膜叠层基板11的规定位置上形成通孔12。通孔12的内表面被与镀铜膜叠层基板11表面的铜箔连接的导电膜(第一导电膜)13覆盖。该导电膜13是例如在向通孔12的内表面添加催化剂之后，通过无电解镀铜工艺进行基底电镀，然后在其上电解镀铜而形成的。以下，将被导电膜13覆盖的通孔12称为通孔14。
镀铜膜叠层基板11表面的铜箔被腐蚀，在通孔14开口周围形成圆形焊盘(1and)(第二导电膜)15，以及与该焊盘15连接的电路布线16。焊盘15和电路布线16形成在基板11的两个表面，但有时也形成在基板11的一个表面上。关于焊盘15，近年来随着高密度化安装，在能确保最低限度的接合强度的范围内，尽可能地小地形成。
镀铜膜叠层基板11表面的电路布线16等焊盘15以外的部分，被阻焊层(solder resistor)17覆盖。该阻焊层17起到保护膜的作用，保护涂覆焊锡的焊盘15以外的部分不被涂覆铅锡焊料31，它是在印刷涂覆焊锡膏(paste)之后，通过感光而形成的。其中，为了尽量不妨碍铅锡焊料31的焊脚(fillet)31A的形成，阻焊层17不覆盖焊盘15而形成。
从电子元件20的壳体21引出的引线(导电部件)22插入上述构成的布线板110A的通孔14内，在该状态下，通过铅锡焊料31使引线22与通孔14接合。现在，作为铅锡焊料31，大多使用锡铅共晶焊料(Sn 63wt％，其余为Pb，以下记为Pb-63Sn)。铅锡焊料31具有缓和由于杂质接合而产生的热膨胀失配(miss match)的应力的作用，所以在电子元件20和布线板110A的接合处一般不会产生连接缺陷。
但是，近年来随着环境意识的提高，铅造成的环境污染成为突出的问题，所以用不含铅的无铅焊锡替代铅锡焊料31正在被研究。该无铅焊锡是以锡为主要成分，由银、铜、锌、铋、铟、锑、镍、锗等构成的焊锡。无铅焊锡的熔融温度是190℃～230℃，上述Pb-63Sn的熔融温度高于183℃。由于布线板110A的主材即环氧系列材料的玻化温度为125～140℃，所以当用无铅焊锡替代现在使用的Pb-63Sn时，凝固收缩温度的差变大，涂覆焊锡时膨胀的布线板110A的基板收缩而引起的应力变大。此外，无铅焊锡与Pb-63Sn相比，具有金属的拉伸强度、蠕变强度大，且延伸率小等金属特性，所以不易缓和焊锡涂覆部位的应力。根据上述理由可知，当使用无铅焊锡在现有的布线板110A上安装电子元件20时，经常发生焊盘剥离现象，而这种现象在使用铅锡焊料31时几乎不会发生。
当使用无铅焊锡32在现有的布线板110A上进行焊锡涂覆时，如图20(a)的照片所示，焊盘15从布线板110A的基板上剥离，焊盘15成为浮起来的状态。此时，与焊盘15连接的电路布线16也一起被拉起来，从而受到过大的应力。然后，当进行2000cyc反复过热和冷却的温度循环试验，持续地施加热应力时，如图20(b)的照片所示，焊盘15的端部和电路布线16之间的邻接部分发生较大变形，直至断线。由该验证试验可知，如果原封不动地使用发生焊盘剥离的现有布线板110A来制造电子器件，则电子器件的可靠性显著下降。
与此相对，在特开2001-332851号公报中记载了一种抑制焊盘剥离的方法。在该公报所记载的现有布线板110B上，如图21所示，用阻焊层117的延伸部分覆盖焊盘15的外周边缘，从而抑制了焊盘剥离。
但是，在不是新产品的现有的已有产品中，对于已经出厂的产品，象图19所示的现有布线板110A那样，大多使用没有采取防止焊盘剥离措施的布线板。当这样产品的电子元件发生故障，更换新的电子元件21进行维修时，如果使用无铅焊锡32将新的电子元件21安装在布线板110A，则会发生焊盘剥离，而存在可靠性上的问题。
因此，为了抑制焊盘剥离，当对上述已有产品进行维修时，可以考虑废弃没有采取防止焊盘剥离措施的布线板110A，而更换图21所示的现有布线板110B。但是，为了制造新的布线板110B，必须设计用于将成为阻焊层117的焊锡膏印刷涂覆成规定图形的模具，使用该模具来实际地形成阻焊层117，从而增加了成本。并且，由于废弃了没有故障的布线板110A，从而造成了浪费。
在制造现有的布线板110B时成本增加的问题，不限于维修已有产品的情况，在制造新产品时也会产生同样的问题。
本发明就是为了解决上述问题而提出的，其目的是使用无铅焊锡，以低成本制造不产生焊盘剥离的布线板。
发明内容
为了实现上述目的，本发明的布线板的特征在于，具有覆盖在基板上形成的焊盘外周边缘的至少一部分的被覆材料。
焊锡涂覆时膨胀的基板收缩产生的力W和随着无铅焊锡凝固收缩产生的张力T的垂直方向成分T sinθ(θ是焊脚和焊盘之间形成的角度，即焊脚形成角)作用在焊盘上，当焊盘和基板之间的粘合力＜W+T sinθ时发生焊盘剥离。通过用被覆材料覆盖焊盘外周边缘，焊锡不会在焊盘上扩散浸润到外周边缘，所以T sinθ不作用在焊盘和基板之间的粘合力较弱的焊盘外周边缘上，而是作用在粘合力较大的内侧。从而焊盘不易从基板上剥离。
此外，通过使用与重新形成图21中的阻焊层117相比能以低成本制造的被覆材料，能以低成本抑制焊盘剥离。
其中，被覆材料可以覆盖焊盘外周边缘中与电路布线连接的部分，也可以覆盖与电路布线连接的部分相对的部分。由此，抑制了焊盘和电路布线之间的连接部分的剥离。
此外，上述被覆材料可以覆盖焊盘的整个区域，也可以进而覆盖所有通孔的开口。无论哪种情况，由于在焊盘上不形成无铅焊锡的焊脚，所以进一步抑制了焊盘剥离。
此外，被覆材料可以由耐热性粘着胶带、耐热性树脂或耐热性硅酮橡胶形成。
另一方面，焊盘的形状为圆形、长圆形、多角形、十字形、星形或各种变形。
此外，可以还具有在焊盘和电路布线之间的连接处形成的辅助焊盘。通过设置辅助焊盘，可以进一步强化焊盘和电路布线之间的连接。
此外，无铅焊锡包括锡锌系列焊锡、锡银系列焊锡或锡铜系列焊锡。
此外，本发明的电子器件的特征在于，具有覆盖焊盘外周边缘的至少一部分的被覆材料。
焊锡涂覆时膨胀的基板收缩产生的力W和随着无铅焊锡凝固收缩产生的张力T的垂直方向成分T sinθ(θ是焊脚和焊盘之间形成的角度，即焊脚形成角)作用在焊盘上，当焊盘和基板之间的粘合力＜W+T sinθ时发生焊盘剥离。通过用被覆材料覆盖焊盘外周边缘，焊锡不会在焊盘上扩散浸润到外周边缘，所以T sinθ不作用在焊盘和基板之间的粘合力较弱的焊盘外周边缘上，而是作用在粘合力较大的内侧。从而焊盘不易从基板上剥离。
此外，通过使用与重新形成图21中的阻焊层117相比能以低成本制造的被覆材料，能以低成本抑制焊盘剥离。
此外，本发明的电子器件的特征在于，从布线板的基板表面伸出到外侧的导电部件的前端长度为在布线板的基板上形成的焊盘半径的1/2以下。
焊锡涂覆时膨胀的基板收缩产生的力W和随着无铅焊锡凝固收缩产生的张力T的垂直方向成分T sinθ(θ是焊脚和焊盘之间形成的角度，即焊脚形成角)作用在焊盘上，当焊盘和基板之间的粘合力＜W+T sinθ
时发生焊盘剥离。由于焊脚形成角θ越小，T sinθ越小，所以通过使电子元件的导电部件从基板表面伸出到外侧的长度为焊盘半径的1/2以下，可以降低焊脚的高度，从而焊盘不易从基板上剥离。
此外，与重新形成图21中的阻焊层117相比，能以低成本进行导电部件从基板表面伸出到外侧的长度的调整，所以能以低成本抑制焊盘剥离。
其中，导电部件的前端可以不从基板表面伸出到外侧。
在上述电子器件中，可以在布线板和电子元件之间设置垫片。由于电子元件壳体的位置升高了垫片的高度，所以电子元件的导电部件从基板表面伸出到外侧的长度变短。
其中，垫片可以覆盖与电子元件相对的焊盘外周边缘的至少一部分。由此，与电子元件相对的焊盘不易从基板上剥离。
此外，被覆膜的电子器件的特征在于，导电部件当插入通孔时，从与通孔的内表面相对的部分看，其前端和根部至少一方被被覆膜覆盖，该被覆膜由与无铅焊锡的反应能力比导电部件材料低的材料形成。
通过将上述导电部件插入通孔，使被被覆膜覆盖的部分从基板表面伸出到外侧，可以使无铅焊锡不扩散浸润到被被覆膜覆盖的部分，所以在导电部件和焊盘之间不形成焊脚，抑制了焊盘剥离。
此外，与重新形成图21中的阻焊层117相比，能以低成本形成被覆膜，所以能以低成本抑制焊盘剥离。
在上述电子器件中，垂直于导电部件的长度方向的截面形状可以为圆形、长圆形、正方形、长方形、多角形、十字形、星形或各种变形。
此外，无铅焊锡可以包括锡锌系列焊锡、锡银系列焊锡或锡铜系列焊锡。
此外，本发明的电子元件的组装方法的特征在于，包括以下工序第一工序，用被覆材料覆盖在布线板的基板表面上的通孔的开口周围形成的焊盘外周边缘的至少一部分；以及第二工序，将电子元件的导电部件插入布线板的通孔，通过无铅焊锡使通孔内的第一导电膜和导电部件接合。
此外，本发明的电子元件的安装方法的特征在于，包括以下工序第一工序，当将电子元件的导电部件插入布线板的通孔时，使从布线板的基板表面伸出到外侧的导电部件的前端长度为在通孔的开口周围形成的焊盘半径的1/2以下；以及第二工序，在上述状态下，通过无铅焊锡使通孔内的第一导电膜和导电部件接合。
在该电子元件的安装方法中，第一工序可以包括，在将垫片夹在布线板和电子元件之间的状态下，将导电部件插入通孔的工序。
此外，在第一工序之前，还可以包括将导电部件的长度加工得较短的工序。
此外，本发明的电子元件的安装方法的特征在于，包括以下工序第一工序，用被覆膜覆盖导电部件前端和根部的至少一方，被覆膜由与无铅焊锡的反应能力比电子元件的导电部件材料低的材料构成；以及第二工序，将导电部件插入布线板的通孔，通过无铅焊锡使通孔内的第一导电膜和导电部件上没有被被覆膜覆盖的部分接合。
图1(a)是表示本发明第一实施方式的布线板局部构造的放大剖视图，(b)是表示将电子元件安装在上述布线板上而构成的电子器件的局部构造的放大剖视图。
图2是从II-II′线方向看图1所示的布线板的平面图。
图3是用于说明抑制焊盘从图1所示的布线板上剥离的原理图，示意地示出了图1中的III部分。
图4(a)是表示图1所示的布线板的一个变形例的剖视图，(b)是表示图1所示的电子器件的一个变形例的剖视图。
图5(a)是表示图1所示的布线板的另一个变形例的剖视图，(b)是表示图1所示的电子器件的另一个变形例的剖视图。
图6是对图5所示的布线板和电子器件进行温度循环试验之后的剖面。
图7是具有辅助焊盘的布线板的平面图。
图8(a)是表示本发明第二实施方式的布线板局部构造的放大剖视图，(b)是表示将电子元件安装在上述布线板上而构成的电子器件的局部构造的放大剖视图。
图9是表示本发明第三实施方式的电子器件局部构造的放大剖视图，(a)示出了引线从布线板表面伸出的状态，(b)示出了引线没有从布线板表面伸出的状态。
图10是用于说明抑制焊盘从图9所示的布线板上剥离的原理图，示意地示出了图9中的X部分。
图11是对图9所示的电子器件进行温度循环试验之后的剖面照片。
图12是表示本发明第四实施方式的电子器件局部构造的放大剖视图。
图13是用于说明引线伸出长度的调整原理的图，(a)示出了在布线板和电子元件的壳体之间没有配置垫片的状态，(b)示出了配置垫片的状态。
图14是表示图12所示的电子器件的变形例的剖视图，(a)示出了整体构造，(b)放大示出了局部构造。
图15是表示本发明第五实施方式的电子器件局部构造的放大剖视图。
图16是表示图15所示的电子器件的各制造工序的剖视图。
图17是表示图15所示的电子器件的变形例的剖视图。
图18是表示本发明第六实施方式的电子器件局部构造的放大剖视图。
图19(a)是表示现有的布线板局部构造的放大剖视图，(b)是表示将电子元件安装在上述布线板上的局部构造的放大剖视图。
图20是通过验证试验确认的焊盘剥离的剖面照片，(a)示出了初始状态，(b)示出了温度循环试验之后的状态。
图21是表示特开2001-332851号公报中记载的现有的布线板局部构造的放大剖视图。
具体实施例方式
以下参照附图，对本发明的实施方式进行详细说明。(第一实施方式)图1是表示本发明第一实施方式的布线板以及在该布线板上安装电子元件而构成的电子器件的局部构造的放大剖视图。图2是从II-II′线方向看图1所示的布线板的平面图。在上述图中，对与图19所示的部件相同的部件，用与图19相同的标号表示。
如图1(a)和图2所示，布线板10具有覆盖形成在图19所示的布线板110A的表面上的圆形焊盘15外周边缘15A的被覆材料18。将从通孔14的中心轴开始到被覆材料18内周边缘的长度作为被覆材料18的开口半径，将从通孔14的中心轴开始到焊盘15外周边缘的长度作为焊盘15的半径，被覆材料18的开口半径比焊盘15的半径稍小。
被覆材料18由相对于无铅焊锡32的融点(例如，如果是Sn-Ag-Cu焊锡，则为216～217℃)具有耐热性的材料构成，可以使用例如Ni等金属、环氧系列的耐热性树脂、耐热性硅酮橡胶等。布线板11A可以是两面基板、多层基板等任意一种。
以下，对使用无铅焊锡32在布线板10上安装电子元件20时，焊盘剥离被抑制的原理进行说明。
如图1(b)所示，当在布线板10的通孔14内插入从电子元件20的壳体21引出的引线22，然后使用无铅焊锡32进行焊锡涂覆时，熔融的无铅焊锡32被被覆材料18阻挡，从而不会在焊盘15上扩散浸润到外周边缘15A。
然后，当熔融的无铅焊锡32冷却并凝固收缩时，如图3所示，沿焊脚32A向斜下方向产生张力T。将焊脚32A和焊盘15之间形成的角度作为焊脚形成角θ，在焊盘15和镀铜膜叠层基板11之间的界面上，向下方向作用T sinθ作用力，向上方向作用基板11的收缩力W。如上所述，由于熔融的无铅焊锡32没有在焊盘15上扩散浸润到外周边缘15A，所以T sinθ作用在焊盘15的外周边缘15A内侧的P点上。基板11的表面和焊盘15之间的粘合力在焊盘15的外周边缘15A处最弱，但由于T sinθ没有作用在该处，所以焊盘15不易从基板11上剥离。
此外，由于焊盘15的外周边缘15A没有被无铅焊锡32固定，所以焊盘15容易跟随基板11的热膨胀收缩，从而不易引起焊盘剥离。
通过用被覆材料18覆盖焊盘15的外周边缘15A，抑制了在使用无铅焊锡32来安装电子元件20时多发的焊盘剥离，从而能制造使用寿命长、可靠性高的电子器件。此外，在图21中，通过使用与重新形成阻焊层117相比能以低成本制造的被覆材料18，由此能抑制焊盘剥离，进而能以低成本制造使用寿命长、可靠性高的电子器件。
以上说明的电子元件20的安装方法不仅能适用于制造新产品的情况，而且也能适用于在不是新产品的已有产品中，当已经出厂的产品的电子元件发生故障，更换新的电子元件20进行维修的情况。对于后者，当在已有产品中使用没有被覆材料18的布线板110A时，可以在布线板110A上重新附加被覆材料18，然后安装新的电子元件20。由此，可以在不废弃已有产品上使用的布线板110A的情况下，使用无铅焊锡32来进行维修。
以下，对被覆材料18的构成进行说明。
被覆材料18可以覆盖焊盘15外周边缘的至少一部分。其中，被覆材料18可以覆盖焊盘15的整个外周边缘，也可以仅覆盖焊盘15的外周边缘中容易受无铅焊锡32的凝固收缩影响的部分。例如，仅覆盖焊盘15外周边缘中与电路布线16连接的部分，从而可以抑制焊盘15在该部分上的剥离，防止焊盘15和电路布线16之间的切断。仅覆盖焊盘15外周边缘中与电路布线16连接的部分相对的部分，也可以获得同样的效果。也可以覆盖焊盘15外周边缘中与电路布线16连接的部分以及与其相对的部分两方。
此外，图2示出了被覆材料18的开口半径比焊盘15的半径稍小的例子，但被覆材料18和焊盘15之间的重叠宽度不限于此，也可以象图4(a)所示的布线板10A那样构成，被覆材料18A覆盖焊盘15的整个区域。使用无铅焊锡32在布线板10A上安装电子元件20的状态如图4(b)所示。
此外，也可以象图5(a)所示的布线板10B那样，被覆材料18B不仅覆盖焊盘15的整个区域，而且覆盖通孔14的开口。在这种情况下，可以在包含焊盘15的基板11上，用耐热性的粘着胶带等可较容易地开孔的材料形成被覆材料18B，然后用电子元件20的引线22贯通被覆材料18B，再将引线22原封不动地插入通孔14中。然后进行焊锡涂覆，从而如图5(b)所示，在形成被覆材料18B一侧(图5(b)中的上侧)不形成焊脚32A，抑制了焊盘剥离。
对使用无铅焊锡32将电子元件20安装在图5(a)所示的布线板10B上的电子器件的可靠性进行了验证。其中，在与上述现有的布线板10A相同的条件下，进行200cyc温度循环试验。其结果是，如图6的照片所示，由于无铅焊锡32不与焊盘15接触，不形成焊脚32A，所以不会发生焊盘剥离，从而可以确认图5所示的结构对防止焊盘剥离是有效的。
如图5所示，当通孔14的开孔被堵塞时，考虑到用于焊锡涂覆的焊剂(flux)的气化会造成引线22难以从通孔14中拔出，所以可以在引线22和被覆材料18之间设置间隙。
图1、图4和图5中的被覆材料18、18A、18B，在焊锡涂覆之后，可以原封不动地留在基板11上，也可以除去。
焊盘15的平面形状不限于圆形，可以是长圆形、多角形、十字形、星形或各种变形中的任意一种。此外，如图7所示，可以在焊盘15和电路布线16之间的连接处设置半圆形的辅助焊盘(sub-land)19。设置辅助焊盘19，可以缓和从焊盘15向电路布线16的宽度变化，从而能进一步强化焊盘15和电路布线16之间的连接。也可以对于不是圆形的焊盘形成辅助焊盘，辅助焊盘的形状也不限于半圆形。
作为无铅焊锡32，可以使用锡锌系列焊锡、锡银系列焊锡和锡铜系列焊锡中的任意一种。其中，所谓的锡锌系列焊锡，是指以锡锌的共晶成分Sn-9.0wt％Zn为中心，改变锌的含量，或添加其他元素来改善其特性的焊锡的总称。其代表例为Sn-8.0Zn-3.0Bi。所谓的锡银系列焊锡，是指以锡银的共晶成分Sn-3.5wt％Ag为中心，改变银的含量，或添加其他元素来改善其特性的焊锡的总称。其代表例为Sn-3.0Ag-0.5Cu、Sn-3.5Ag-0.75Cu。所谓的锡铜系列焊锡，是指以锡铜的共晶成分Sn-0.7wt％Cu为中心，改变铜的含量，或添加其他元素来改善其特性的焊锡的总称。其代表例为Sn-0.7Cu-0.3Ag。在无铅焊锡32中，有时含有不会改变其性质的杂质铅。(第二实施方式)图8是表示本发明第二实施方式的布线板以及在该布线板上安装电子元件而构成的电子器件的局部构造的放大剖视图。
对被覆材料的厚度不特别限制，如图8所示，使被覆材料18C的厚度与布线板10C和电子元件20的壳体21之间的间隔相等，从而可以用被覆材料18C无间隙地填充布线板10C和壳体21之间。
在这种情况下，在被覆材料18C中使用耐热性的硅酮橡胶等弹性体，从而可以缓和作用在电子元件20的引线22和无铅焊锡32之间或无铅焊锡32和通孔14之间的应力，抑制无铅焊锡32从引线22或通孔14上剥离。(第三实施方式)图9是表示本发明第三实施方式的电子器件的局部构造的放大剖视图。在该图中，对与图19所示的部件相同的部件，用与图19相同的标号表示。
在图9(a)所示的电子器件中，从布线板110A的表面伸出到外侧电子元件20的引线22的前端长度(以下称为伸出长度)，为布线板110A的焊盘15半径的1/2以下。如图9(b)所示，导线22的前端也可以不从布线板110A的表面伸出，此时导线22的伸出长度为0或负值。
为了形成上述电子器件，在将引线22插入布线板110A的通孔14中时，使引线22的伸出长度为焊盘15半径的1/2以下，在该状态下，通过无铅焊锡32使通孔14和引线22接合。
当熔融的无铅焊锡32冷却并凝固收缩时，如图10所示，沿焊脚32A向斜下方向产生张力T。此时，在焊盘15和镀铜膜叠层基板11之间的界面上，向下方向作用T sinθ的作用力，向上方向作用基板11的收缩力W。焊脚形成角θ越小T sinθ越小，而焊脚32B的高度h越低焊脚形成角θ越小。因此，通过使引线22的伸出长度为焊盘15半径的1/2以下，降低焊脚32B的高度h，可以使T sinθ变小，从而焊盘15不易从基板11上剥离。
对图9所示的电子器件的可靠性进行了验证。其中，在与上述现有的布线板110A相同的条件下，进行200cyc温度循环试验。其结果是，如图11的照片所示，无铅焊锡32与焊盘15接触，所形成的焊脚32B与图20(a)、(b)相比，焊脚形成角θ小，所以不会发生焊盘剥离。因此，可以确认图9所示的结构对防止焊盘剥离有效。
因此，通过使引线22的伸出长度为焊盘15半径的1/2以下，可以抑制使用无铅焊锡32安装电子元件20时多发的焊盘剥离，从而能制造使用寿命长、可靠性高的电子器件。此外，与重新形成图21的阻焊层117相比，能以低成本进行引线22伸出长度的调整，所以能以低成本抑制焊盘剥离，从而能制造使用寿命长、可靠性高的电子器件。
以上说明的电子元件20的安装方法不仅能适用于制造新产品的情况，而且也能适用于在不是新产品的已有产品中，当已经出厂的产品的电子元件发生故障，更换新的电子元件20进行维修的情况。由此，可以在不废弃已有产品上使用的布线板110A的情况下，使用无铅焊锡32来进行维修。
垂直于引线22长度方向的截面形状不特别限定，可以是圆形、长圆形、正方形、长方形、多角形、十字形、星形或各种变形中的任意一种。
作为无铅焊锡32，可以使用锡锌系列焊锡、锡银系列焊锡和锡铜系列焊锡中的任意一种。
可以使引线22的伸出长度为1mm以下。(第四实施方式)图12是表示本发明第四实施方式的电子器件的局部构造的放大剖视图。
在图12所示的电子器件中，与壳体21整个表面接触的垫片(spacer)41夹在布线板110A和电子元件20的壳体21之间。为了形成该电子器件，可以首先将垫片41配置在布线板110A的表面上，通过该垫片41，将电子元件20的引线22插入布线板110A的通孔14中，然后通过无铅焊锡32使引线22和通孔14接合。
从图13(a)、(b)可以看出，通过将电子元件20的壳体21配置在垫片41上，壳体21的位置升高了垫片41的高度，所以电子元件20的引线22的伸出长度变短。因此，通过使用规定高度的垫片41，可以容易地将引线22的伸出长度调整到焊盘15半径的1/2以下。其结果是可以获得以下效果，即能抑制焊盘剥离、制造使用寿命长、可靠性高的电子器件，这与第三实施方式相同。
此外，垫片41具有上述被覆材料18的功能，也可以通过覆盖与壳体21相对的焊盘15外周边缘的至少一部分，获得抑制与壳体21相对的焊盘15剥离的效果。
可以如图12所示，配置与壳体21整个表面接触的垫片41，也可以如图14所示，沿壳体21的外周配置垫片42。在这种情况下，作为防止与壳体21相对的焊盘15剥离的措施，需要另外设置图1、4、5、8中的被覆材料18、18A～18C。
关于垫片41、42的材质，只要相对于焊锡涂覆时的基板表面温度具有耐热性即可，可以使用例如Ni等金属、环氧类耐热性树脂、耐热性硅酮橡胶等。(第五实施方式)图15是表示本发明第五实施方式的电子器件的局部构造的放大剖视图。
在图15所示的电子器件中，如图16(a)、(b)所示，将电子元件20的引线22的长度加工得较短，如图16(c)所示，将这样加工而成的电子元件20A的引线23插入安装在布线板110A的通孔14中。此外，也可以预先使用引线23的长度短的电子元件20A。由此，可以容易地将引线23的伸出长度调整到焊盘15半径的1/2以下。其结果是，能获得抑制焊盘剥离，制造使用寿命长、可靠性高的电子器件的效果，这与第三实施方式相同。
当将电子元件20A安装在布线板110A上时，使电子元件20A的壳体21与布线板110A的表面接触，由此壳体21起到与上述被覆材料18相同的作用，抑制了与壳体21相对的焊盘15的剥离。但是，在壳体21相对于焊锡涂覆时的基板表面温度不具有耐热性的情况下，或无法使壳体21与布线板110A的表面接触的情况下，作为防止与壳体21相对的焊盘15的剥离措施，如图17所示，需要另外设置被覆材料18B。也可以设置图1、4、8中的被覆材料18、18A、18C。(第六实施方式)图18是表示本发明第六实施方式的电子器件的局部构造的放大剖视图。
在图18所示的电子器件中，除了电子元件20B的引线24的长度方向中央部分，其前端和根部均被被覆膜25所覆盖。引线24的中央部分，相当于当引线24被插入布线板110A的通孔14中时，与通孔14内表面相对的部分，引线24中央部分的长度与通孔14的长度相等。
被覆膜25相对于无铅焊锡32的融点(例如如果是Sn-Ag-Cu焊锡，则为216～217℃)具有耐热性，并且由与熔融焊锡的反应能力比引线24的材料低的材料构成，例如可以使用Ni等金属、环氧类耐热性树脂、耐热性硅酮橡胶等。作为被覆膜25，可以将耐热性的粘着胶带缠绕贴附在引线24上。
将形成了上述被覆膜25的引线24插入布线板110A的通孔14中，引线24中仅被被覆膜25覆盖的部分伸出到布线板110A的外侧。在该状态下，通过无铅焊锡32使引线24没有被被覆膜25覆盖的露出部分和通孔14的导电膜13接合。由此，可以制造图18所示的电子器件。
在该电子器件中，从布线板110A表面伸出到外侧的引线24的表面被被覆膜25覆盖，由于无铅焊锡32不会扩散浸润到没有被被覆膜25覆盖的部分上，所以在引线24和焊盘15之间不会形成无铅焊锡32的焊脚32。由此，可以抑制焊盘剥离，制造使用寿命长、可靠性高的电子器件。此外，与重新形成阻焊层117相比，能以低成本形成被覆膜25，所以能以低成本抑制焊盘剥离、制造使用寿命长、可靠性高的电子器件。
以上说明的电子元件20B的安装方法不仅能适用于制造新产品的情况，而且也能适用于在不是新产品的已有产品中，当已经出厂的产品的电子元件发生故障，更换新的电子元件20B进行维修的情况。由此，可以在不废弃已有产品上使用的布线板110A的情况下，使用无铅焊锡32来进行维修。
图18示出了在引线24的前端和根部两方形成被覆膜25的例子，但也可以仅在引线24的前端或根部形成被覆膜25。在这种情况下，在没有形成被覆膜25的一方，必须采取第一～第五实施方式所示的焊盘剥离措施。
此外，当引线24插入布线板110A的通孔14中时，可以用被覆膜仅覆盖与通孔14内表面相对的部分和伸出布线板110A外侧的部分之间的边界部分。
作为适用本发明的电子器件，有例如打印机、传真机、LCD监视器、个人计算机、大型计算机(包括服务器、超级计算机)、交换机、传输设备、基站装置等。
上述第一～第六实施方式可以单独实施，也可以与其他实施方式组合实施。此外，本发明不限于第一～第六实施方式，在本发明的技术思想的范围内，各实施方式可以进行适当变更。
如上所述，在本发明中，通过使用被覆材料覆盖焊盘的外周边缘，无铅焊锡不会扩散浸润到焊盘的外周边缘。由此，T sinθ不会作用在焊盘和基板之间的粘合力较弱的焊盘外周边缘上，从而焊盘不易从基板上剥离。而且，通过使用与阻焊层不同的被覆材料，能以低成本抑制焊盘剥离。
此外，通过使电子元件的导电部件从基板表面伸出到外侧的长度为焊盘半径的1/2以下，可以降低焊脚的高度，与此相应，T sinθ也变小，所以焊盘不易从基板上剥离。而且，由于只要调整导电部件从基板表面伸出到外侧的长度即可，所以能以低成本抑制焊盘剥离。
此外，在本发明中，用被覆膜覆盖电子元件的导电部件的前端和根部至少一方，并且使被被覆膜覆盖的部分从基板表面伸出到外侧，由此无铅焊锡不会扩散浸润到被被覆膜覆盖的部分。由此，在导电部件和焊盘之间不会形成焊脚，从而抑制了焊盘剥离。而且，由于只要在导电部件上形成被覆膜即可，所以能以低成本抑制焊盘剥离。
这样，通过抑制焊盘剥离，能以低成本提高包括将电子元件安装在布线板上的结构的电子器件的可靠性。
特别是，在不是新产品的现有的已有产品中，当已经出厂的电子元件发生故障，更换新的电子元件进行维修时，也能以低成本使用无铅焊锡进行维修。而且，不必废弃没有故障的布线板，而能进行再利用。
权利要求
1.一种布线板，具有基板，具有通孔；第一导电膜，覆盖上述通孔的内表面；焊盘，由形成在上述基板表面上的上述通孔的开口周围，并且与上述第一导电膜连接的第二导电膜构成；电路布线，形成在上述基板表面，并且与上述焊盘连接；以及保护膜，覆盖上述电路布线，其特征在于，具有覆盖上述焊盘外周边缘的至少一部分的被覆材料。
2.根据权利要求1所述的布线板，其特征在于，上述被覆材料覆盖上述焊盘外周边缘中与上述电路布线连接的部分。
3.根据权利要求1或2所述的布线板，其特征在于，上述被覆材料覆盖上述焊盘外周边缘中与上述电路布线连接的部分相对的部分。
4.根据权利要求1所述的布线板，其特征在于，上述被覆材料覆盖上述焊盘的整个区域。
5.根据权利要求4所述的布线板，其特征在于，上述被覆材料还覆盖所有上述通孔的上述开口。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的布线板，其特征在于，上述被覆材料由耐热性粘着胶带、耐热性树脂或耐热性硅酮橡胶形成。
7.根据权利要求1至6任意一项所述的布线板，其特征在于，上述焊盘的形状为圆形、长圆形、多角形、十字形、星形或各种变形。
8.根据权利要求1至7任意一项所述的布线板，其特征在于，还具有在上述焊盘和上述电路布线之间的连接处形成的辅助焊盘。
9.根据权利要求1至8任意一项所述的布线板，其特征在于，上述无铅焊锡包括锡锌系列焊锡、锡银系列焊锡或锡铜系列焊锡。
10.一种电子器件，包括布线板，该布线板具有基板，具有通孔；第一导电膜，覆盖上述通孔的内表面；焊盘，由形成在上述基板表面上的上述通孔的开口周围，并且与上述第一导电膜连接的第二导电膜构成；电路布线，形成在上述基板表面，并且与上述焊盘连接；和保护膜，覆盖上述电路布线；以及电子元件，具有在插入上述布线板的上述通孔中的状态下，通过无铅焊锡与上述第一导电膜接合的导电部件，其特征在于，具有覆盖上述焊盘外周边缘的至少一部分的被覆材料。
11.一种电子器件，包括布线板，该布线板具有基板，具有通孔；第一导电膜，覆盖上述通孔的内表面；焊盘，由形成在上述基板表面上的上述通孔的开口周围，并且与上述第一导电膜连接的第二导电膜构成；和电路布线，形成在上述基板表面，并且与上述焊盘连接；以及电子元件，具有在插入上述布线板的上述通孔中的状态下，通过无铅焊锡与上述第一导电膜接合的导电部件，其特征在于，从上述基板表面伸出到外侧的上述导电部件的前端长度为上述焊盘半径的1/2以下。
12.根据权利要求11所述的电子器件，其特征在于，上述导电部件的前端不从上述基板表面伸出到外侧。
13.根据权利要求11或12所述的电子器件，其特征在于，具有配置在上述布线板和上述电子元件之间的垫片。
14.根据权利要求13所述的电子器件，其特征在于，上述垫片覆盖与上述电子元件相对的焊盘的外周边缘的至少一部分。
15.一种电子器件，包括布线板，该布线板具有基板，具有通孔；第一导电膜，覆盖上述通孔的内表面；焊盘，由形成在上述基板表面上上述通孔的开口周围，并且与上述第一导电膜连接的第二导电膜构成；和电路布线，形成在上述基板表面，并且与上述焊盘连接；以及电子元件，具有在插入上述布线板的上述通孔中的状态下，通过无铅焊锡与上述第一导电膜接合的导电部件，其特征在于，上述导电部件当插入上述通孔时，从与上述通孔的上述内表面相对的部分看，其前端和根部至少一方被被覆膜覆盖，该被覆膜由与上述无铅焊锡的反应能力比上述导电部件材料低的材料形成。
16.根据权利要求10至15任意一项所述的电子器件，其特征在于，垂直于上述导电部件的长度方向的截面形状为圆形、长圆形、正方形、长方形、多角形、十字形、星形或各种变形。
17.根据权利要求10至16任意一项所述的电子器件，其特征在于，上述无铅焊锡包括锡锌系列焊锡、锡银系列焊锡或锡铜系列焊锡。
18.一种电子元件的安装方法，将具有导电部件的电子元件安装在布线板上，该布线板具有基板，具有通孔；第一导电膜，覆盖上述通孔的内表面；焊盘，由形成在上述基板表面上上述通孔的开口周围，并且与上述第一导电膜连接的第二导电膜构成；电路布线，形成在上述基板表面，并且与上述焊盘连接；以及保护膜，覆盖上述电路布线，其特征在于，包括以下工序第一工序，用被覆材料覆盖上述焊盘外周边缘的至少一部分；以及第二工序，将上述导电部件插入上述通孔，通过无铅焊锡使上述通孔内的上述第一导电膜和上述导电部件接合。
19.一种电子元件的安装方法，将具有导电部件的电子元件安装在布线板上，该布线板具有基板，具有通孔；第一导电膜，覆盖上述通孔的内表面；焊盘，由形成在上述基板表面上上述通孔的开口周围，并且与上述第一导电膜连接的第二导电膜构成；以及电路布线，形成在上述基板表面，并且与上述焊盘连接，其特征在于，包括以下工序第一工序，当将上述导电部件插入上述通孔时，使从上述基板表面伸出到外侧的上述导电部件的前端长度为上述焊盘半径的1/2以下；以及第二工序，在上述状态下，通过无铅焊锡使上述通孔内的上述第一导电膜和上述导电部件接合。
20.根据权利要求19所述的电子元件的安装方法，其特征在于，上述第一工序包括，在将垫片夹在上述布线板和上述电子元件之间的状态下，将上述导电部件插入上述通孔的工序。
21.根据权利要求19所述的电子元件的安装方法，其特征在于，在上述第一工序之前，还包括将上述导电部件的长度加工得较短的工序。
22.一种电子元件的安装方法，将具有导电部件的电子元件安装在布线板上，该布线板具有基板，具有通孔；第一导电膜，覆盖上述通孔的内表面；焊盘，由形成在上述基板表面上上述通孔的开口周围，并且与上述第一导电膜连接的第二导电膜构成；以及电路布线，形成在上述基板表面，并且与上述焊盘连接，其特征在于，包括以下工序第一工序，用被覆膜覆盖上述导电部件前端和根部的至少一方，上述被覆膜由与上述无铅焊锡的反应能力比上述导电部件材料低的材料构成；以及第二工序，将上述导电部件插入上述通孔，通过上述无铅焊锡使上述通孔内的上述第一导电膜和上述导电部件上没有被被覆膜覆盖的部分接合。
全文摘要
本发明提供一种布线板、电子器件和电子元件的安装方法，即使使用无铅焊锡，也能以低成本防止焊盘剥离。该布线板具有基板11，具有通孔12；第一导电膜13，覆盖通孔12的内表面；焊盘15，由形成在基板11表面上通孔12的开口周围，并且与第一导电膜13连接的第二导电膜构成；电路布线16，形成在基板11表面，并且与焊盘15连接；保护膜17，覆盖电路布线16；以及被覆材料18，覆盖焊盘15的外周边缘15A的至少一部分。
文档编号H05K1/11GK1454039SQ03122069
公开日2003年11月5日 申请日期2003年4月22日 优先权日2002年4月22日
发明者百川裕希 申请人:日本电气株式会社